СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ Российский патент 2015 года по МПК C02F1/50 C02F1/76 C02F1/467 C02F103/04 

Изобретение относится к способам и устройствам для обеззараживания воды, предназначаемым для использования в бытовых, медицинских и иных целях, и может быть использовано, в частности, на водопроводно-канализационных сооружениях.

Известны способы обеззараживания воды путем введения в воду хлорной воды, полученной растворением в воде газообразного хлора, поступающего из баллонов (Абрамов Н.Н. Водоснабжение. М.: Стройиздат, 1982, с. 284-287). Необходимость использования хлора в баллонах и их транспортировки от места производства до места потребления сопряжена с значительной опасностью утечки высокотоксичного хлора.

Известен способ обеззараживания воды, включающий введение в воду хлорной воды, полученной растворением в воде хлора, выделенного при электролизе раствора хлорида натрия (RU 2090519, C02F 1/76, С25В 1/26, 1997).

Известен также способ обеззараживания воды, включающий введение в воду газообразного хлора, выделенного при электролизе раствора хлорида натрия, и последующее введение в обеззараживаемую воду водного раствора гидроксида натрия, полученного одновременно с хлором при электролизе раствора хлорида натрия (RU 2058267, C02F 1/467, 1996).

Наиболее близким к предложенному является известный способ обеззараживания воды, включающий введение в воду хлорной воды, полученной растворением в воде хлора, выделенного при электролизе раствора хлорида натрия, и водного раствора гидроксида натрия, полученного одновременно с хлором при электролизе раствора хлорида натрия и смешиваемого с хлорной водой в процессе ее образования при растворении хлора (RU 2281252, C02F 1/467, 2006). В результате осуществления этого способа обеззараживающий агент, вводимый в воду, содержит гипохлорит натрия. Способ характеризуется довольно высокой эффективностью обеззараживания воды по отношению к некоторым видам микроорганизмов.

Известны установки для обеззараживания воды, содержащие средства для получения хлорной воды растворением в воде газообразного хлора, поступающего из баллонов, и средства для введения хлорной воды в воду, подлежащую обеззараживанию (Абрамов Н.Н. Водоснабжение. М.: Стройиздат, 1982, с. 284-287).

Известна установка для обеззараживания воды, содержащая электролизер для получения хлора путем электролиза водного раствора хлорида натрия, средства для получения хлорной воды растворением в воде газообразного хлора, поступающего из электролизера, и средства для введения хлорной воды в воду, подлежащую обеззараживанию (RU 2090519, C02F 1/76, С25В 1/26, 1997).

Известна также установка для обеззараживания воды, содержащая электролизер для получения хлора и водного раствора гидроксида натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия, эжектор для введения газообразного хлора, поступающего из электролизера, в обеззараживаемую воду, средства для введения водного раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию, расположенные по направлению потока воды, подлежащей обеззараживанию, после эжектора (RU 2058267, C02F 1/467, 1996).

Наиболее близкой к предложенной является известная установка для обеззараживания воды, содержащая электролизер для получения хлора и водного раствора гидроксида натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия, эжектор для получения хлорной воды растворением в воде газообразного хлора, поступающего из электролизера, при одновременном введении водного раствора гидроксида натрия, средства для введения смеси хлорной воды и водного раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию (RU 2281252, C02F 1/467, 2006).

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса обеззараживания воды.

Для решения поставленной задачи предложен способ обеззараживания воды, включающий введение в воду хлорной воды и водного раствора гидроксида натрия, отличающийся тем, что водный раствор гидроксида натрия вводят в воду до введения хлорной воды. Дополнительное введение водного раствора гидроксида натрия после введения хлорной воды увеличивает эффективность обеззараживания.

Для решения этой задачи предложена также установка для обеззараживания воды, содержащая электролизер для получения хлора и водного раствора гидроксида натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия, средства для получения хлорной воды растворением в воде газообразного хлора, средства для введения хлорной воды и водного раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию, отличающаяся тем, что средства для введения водного раствора гидроксида натрия расположены по направлению потока воды, подлежащей обеззараживанию, до средств для введения хлорной воды. Установка может дополнительно содержать средства для введения водного раствора гидроксида натрия, расположенные по направлению потока воды, подлежащей обеззараживанию, после средств для введения хлорной воды.

Техническим результатом изобретения является повышение степени обеззараживания воды в отношении показателей, контролируемых с точки зрения ее санитарного состояния, - общее микробное число (ОМЧ), общие колиформные бактерии (ОКБ), термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ), колифаги, споры сульфитредуцирующих клостридий (СРК).

Неожиданно было обнаружено, что введение водного раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию, до введения хлорной воды при прочих равных условиях (концентрация хлора в хлорной воде и ее дозировка) увеличивает степень очистки воды от указанных микроорганизмов, а также улучшает процесс коагуляции коллоидных примесей. Соответственно, для достижения необходимой степени очистки воды, удовлетворяющей санитарным требованиям, введение раствора гидроксида натрия по предложенному способу позволяет уменьшить количество хлора, которое необходимо ввести в воду для ее обеззараживания, и, следовательно, уменьшить количество соединений хлора в обработанной воде.

Период времени между введением раствора гидроксида натрия и введением хлорной воды может быть коротким, например порядка десятков секунд или нескольких минут. Возможно, однако, увеличение этого периода, обусловленное удобством расположения соответствующего оборудования на станции очистки воды, без изменения получаемого результата.

Сущность изобретения иллюстрируется прилагаемыми фиг. 1, 2. На фиг. 1 изображена схема предложенной установки, реализующей предлагаемый способ, на фиг. 2 - схема устройства (блока) для введения водного раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию.

В соответствии с фиг. 1 установка включает мембранный электролизер 1 с линиями 2 и 3 для подачи соответственно раствора хлорида натрия и воды, сепараторами 4 и 5 для отделения соответственно выделяющихся хлора и водорода от жидкой фазы и линиями 6 и 7 для отвода хлора и водорода, эжектор 8 для получения хлорной воды на основе водопроводной воды, поступающей по линии 9, линию 10 подачи воды, подлежащей обеззараживанию, промежуточный резервуар 11, блок 12, соединенный с сепаратором 5 линией 13, для введения раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию, резервуар 14 для введения раствора гидроксида натрия в воду по линии 15, хлоратор 16, соединенный с эжектором 8 линией 17, насос 18 для подачи воды из резервуара 14 в хлоратор 16, линии 19 и 20 для подачи коагулянта и флокулянта в хлоратор 16, линию 21 для вывода обеззараженной воды в отстойник, линию 22 для ввода раствора гидроксида натрия из блока 12 в поток воды, проходящий по линии 21.

В соответствии с фиг. 2 блок 12 для введения раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию, состоит из корпуса 23, в котором расположены дозирующие устройства 24 и 25 и запорные устройства 26, 27, 28, 29 и 30.

Установка работает следующим образом. Вода, подлежащая обеззараживанию, по линии 10 через промежуточный резервуар 11 самотеком поступает в резервуар 14. В мембранном электролизере 1 осуществляют электролиз раствора хлористого натрия, получая из сепаратора 4 газообразный хлор с примесью анолита, а из сепаратора 5 - раствор гидроксида натрия концентрацией 5-40% мас., а также водород, отводимый по линии 7 за пределы установки. В эжекторе 8 при подаче хлора из сепаратора 4 по линии 6 и воды по линии 9 образуется хлорная вода требуемой концентрации. Раствор гидроксида натрия из сепаратора 5 по линии 13 подают в блок введения раствора гидроксида натрия 12 через открытое запорное устройство 28. При необходимости избыток раствора отводят за пределы установки. В блоке 12 с помощью запорных устройств 26-30 и дозирующих устройств 24 и 25 осуществляется распределение раствора гидроксида натрия. Если раствор гидроксида натрия предназначается для подачи в воду, подлежащую обеззараживанию, только до введения хлорной воды, запорные устройства 27 и 30 находятся в закрытом положении и раствор через открытые запорные устройства 26 и 29 дозирующим устройством 24 подают по линии 15 в резервуар 14. Обрабатываемую воду из резервуара 14 насосом 18 подают в хлоратор 16, куда по линии 17 поступает хлорная вода, полученная в эжекторе 8, а также по линиям 19 и 20 коагулянт и флокулянт. Обработанную воду отводят по линии 21 на отстаивание. Если раствор гидроксида натрия предназначается для подачи в воду, подлежащую обеззараживанию, и после введения хлорной воды, запорные устройства 27 и 30 находятся в открытом положении и раствор дозирующим устройством 25 подают по линии 22 в линию 21.

В случае если раствор гидроксида натрия предназначается для подачи в воду, подлежащую обеззараживанию, только до введения хлорной воды, блок 12 может отсутствовать, а средством для введения водного раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию, может служить трубопровод 13, который направлен непосредственно в резервуар 14 и может содержать дозирующее устройство или быть самотечным.

Подача раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию, после введения хлорной воды может осуществляться как в линию 21, в соответствии с фиг. 1, так и непосредственно в верхнюю часть хлоратора 16, поскольку хлорную воду вводят в нижнюю его часть.

Описанное в соответствии с фиг. 1 и 2 конкретное воплощение предложенной установки предназначено преимущественно для использования на станциях очистки воды водопроводных систем. Предложенная установка может использоваться и для очистки воды в резервуарах большого объема, например плавательных бассейнах. В этом случае трубопроводы хлорной воды 17 и раствора гидроксида натрия 15 и 22 присоединяют к трубопроводу, через который осуществляется циркуляция воды в резервуаре, таким образом, чтобы точка присоединения трубопровода 15 была расположена по направлению циркулирующего потока до, а точка присоединения трубопровода 22 после точки присоединения трубопровода 17.

Сущность изобретения иллюстрируется также следующими примерами, демонстрирующими конкретное осуществление способа на установке. Примеры 1-4 и сравнительные примеры 5 и 6 при пониженной концентрации хлора иллюстрируют влияние введения раствора гидроксида натрия на процесс обеззараживания воды. Пример 7 иллюстрирует осуществление предложенного способа на предложенной установке с достижением необходимых санитарных показателей, а сравнительные примеры 8 и 9 - необходимость увеличения потребления хлора при отсутствии введения раствора гидроксида натрия.

ПРИМЕР 1. В мембранном электролизере 1 осуществляют электролиз раствора хлористого натрия, получая из сепаратора 4 хлор, а из сепаратора 5 раствор гидроксида натрия концентрацией 10% мас. В эжекторе 8 при подаче хлора из сепаратора 4 и воды по линии 9 образуется хлорная вода концентрацией 5 мг/л. В резервуар 14 через блок 12 вводят раствор гидроксида натрия в количестве, необходимом для создания концентрации 0,038 мг/л. Из резервуара 14 воду с помощью насоса 18 подают в хлоратор 16. Производительность насоса 18 регулируют таким образом, чтобы время пребывания воды в резервуаре 14 составляло 5 мин. В хлоратор 16 подают хлорную воду, полученную в эжекторе 8, а также по линиям 19 и 20 коагулянт оксид алюминия (0,128 мг/л) и флокулянт PAX-XL 100 (15 мг/л). Состав воды до и после обеззараживания по этому и последующим примерам приведен в прилагаемой таблице.

ПРИМЕР 2. Процесс обеззараживания проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что производительность насоса 16 регулируют таким образом, чтобы время пребывания воды в резервуаре 12 составляло 2 мин.

ПРИМЕР 3. Процесс обеззараживания проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что производительность насоса 16 регулируют таким образом, чтобы время пребывания воды в резервуаре 12 составляло 7 мин.

ПРИМЕР 4. Процесс обеззараживания проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что из блока 12 раствор гидроксида натрия подают в резервуар 14 и в линию 21 в количестве, необходимом для создания концентрации 0,038 мг/л.

ПРИМЕР 5 (сравнительный). Процесс обеззараживания проводят в соответствии с прототипом: раствор гидроксида натрия смешивают с раствором хлора в дополнительном эжекторе, установленном на линии 17 после эжектора 8, и смешанный раствор подают в хлоратор 16.

ПРИМЕР 6 (сравнительный). Процесс обеззараживания проводят аналогично примеру 1, но без подачи раствора гидроксида натрия.

ПРИМЕР 7. Процесс обеззараживания проводят аналогично примеру 1 с тем отличием, что в эжектор 8 подают количество хлора, необходимое для получения хлорной воды концентрацией 6 мг/л.

ПРИМЕР 8 (сравнительный). Процесс обеззараживания проводят аналогично примеру 7, но без подачи раствора гидроксида натрия.

ПРИМЕР 9 (сравнительный). Процесс обеззараживания проводят аналогично примеру 8, но при этом увеличивают концентрацию хлорной воды до 8 мг/л.

Группа изобретений может быть использована на водопроводно-канализационных сооружениях, а также в бытовых и медицинских целях для обеззараживания воды. Для осуществления способа в обрабатываемую воду до введения хлорной воды вводят водный раствор гидроксида натрия. Дополнительно способ включает введение водного раствора гидроксида натрия также после введения хлорной воды. Установка для обеззараживания воды содержит электролизер водного раствора хлорида натрия, средства для получения хлорной воды растворением в воде газообразного хлора, средства для введения в воду хлорной воды, средства для введения в эту же воду водного раствора гидроксида натрия, расположенные по направлению потока воды до средств для введения хлорной воды. Установка дополнительно содержит средства для введения водного раствора гидроксида натрия, расположенные после средств для введения хлорной воды. Изобретения обеспечивают повышение эффективности обеззараживания воды. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 9 пр.

1. Способ обеззараживания воды, включающий введение в воду хлорной воды и водного раствора гидроксида натрия, отличающийся тем, что водный раствор гидроксида натрия вводят в воду до введения хлорной воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водный раствор гидроксида натрия вводят в воду также после введения хлорной воды.

3. Установка для обеззараживания воды, содержащая электролизер для получения газообразного хлора и водного раствора гидроксида натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия, средства для получения хлорной воды растворением в воде газообразного хлора, средства для введения хлорной воды и водного раствора гидроксида натрия в воду, подлежащую обеззараживанию, отличающаяся тем, что средства для введения водного раствора гидроксида натрия расположены по направлению потока воды, подлежащей обеззараживанию, до средств для введения хлорной воды.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно средства для введения водного раствора гидроксида натрия, расположенные по направлению потока воды, подлежащей обеззараживанию, после средств для введения хлорной воды.